[发明专利]一种用于洗涤剂残留量检测的乐甫波器件结构及检测方法

说明书

本发明公开了一种用于洗涤剂残留量检测的乐甫波器件结构及检测方法。乐甫波器件为单端双通道延迟线型结构，叉指换能器采用单相单向换能器，器件的上、下两个通道上各设置两个反射栅，分别位于液体敏感区的左、右两侧，且四个反射栅对应的回波信号在时间上互不干涉。器件只需一个液体敏感区即可，其上半部分和下半部分分别为自由化、金属化两种不同的电学结构。以PDMS面板上与液体敏感区尺寸一致的凸台作为液槽，在液槽与液体敏感区之间加上PMMA双面胶实现紧密封合以避免漏液。采用人工神经网络模型分析方法，不仅可通过器件的脉冲回波信号特征值检测洗涤剂残留量浓度，还可实时监测环境温度，并消除环境温度变化对检测结果的影响。

技术领域

本发明涉及一种声波器件，尤其涉及一种用于洗涤剂残留量检测的乐甫波器件结构及检测方法，属于新型传感器领域。

背景技术

智能家居是智能传感器的典型应用领域，在面临机遇的同时也存在着挑战。以洗衣机为例，智能洗衣机不仅要求洗衣机具有智能开关、智能漂洗等常规功能，还希望站在用户的角度提供更实用的功能，如智能检测洗衣机的洗涤剂残留量。实现洗涤剂残留量检测，不仅可以洗净即停，使衣物漂洗干净，防止洗涤剂与皮肤接触后出现不良症状，还能改变消费者习惯，根据需要放入适量的洗涤剂，从而避免洗涤剂的浪费，使环境更友好，洗衣机更绿色更环保。

洗衣机洗涤剂由表面活性剂等六种物质构成，其中表面活性剂最为重要，占整个洗涤剂成分的15%-40%。表面活性剂可分为四种：阴离子、非离子、阳离子、两性离子，其中阴离子表面活性剂的使用最为广泛，如洗衣粉，其次为非离子表面活性剂，如洗衣液。目前，非离子表面活性剂的应用越来越广泛，原因是与阴离子表面活性剂相比，非离子有很多显著的优势，如稳定性高，相容性好，更强的乳化能力、润湿能力、洗涤能力和耐硬水能力等。

目前在液体传感领域主要采用化学传感器，包括滴定法、色谱分析法、伏安法、电位法等。滴定法和色谱分析法很难与洗衣机集成，伏安法和电导率传感器可方便地用在洗衣机上，但电导率传感器不适合测量不导电的表面活性剂，采用伏安法也不适于测量非离子表面活性剂。

声波传感器是一种新型传感器。声波传感器以压电材料作为敏感器件，利用压电效应，通过叉指换能器在压电基片上激发出弹性波，主要根据声波的传播特性随被测对象变化来实现检测功能。通常来说，声波传感器可分为声表面波传感器、声板波传感器、乐甫波传感器三种类型。其中，乐甫波传感器最适于液相检测。

声波传感器用于液相检测时，通常有以下两种方案：

方案一：在激发声波的压电基片上加上一层特异性化学或生物薄膜或涂层，该薄膜或涂层会吸附特定化学成分的待测对象，通过质量负载作用使得声波传感器的谐振频率发生变化，根据谐振频率与待测物浓度的关系实现对待测物浓度的测量。其优点是具有特异选择性，对其它不能吸附的对象不敏感。其缺点是工艺复杂，下一次测量时需要去掉薄膜或涂层上之前被吸附的物质，操作较繁琐，且耐用性、可靠性不高。

方案二：不需要增加特异性化学或生物薄膜或涂层，采用“普适性指纹检测法”，即不同浓度的待测对象具有不同的指纹，其相应的密度、粘度、介电常数、电导率为指纹的特征，通过间接测量待测对象的密度、粘度、介电常数、电导率等特征参数来实现对其成分或浓度的检测。其优点是制作工艺较为简单，并且由于不需要特异性化学或生物涂层，因此更耐用、可靠性更高。缺点是不具有特异选择性，容易对温度等环境因素敏感。